[科普中國]-滲碳型塑料模具用鋼

滲碳型塑料模具鋼含碳量很低，主要用于擠壓成型塑料模具。其冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長。而芯部仍保持超低碳，韌性好，并可使淬火時變形量最小。我國的滲碳型塑料模具鋼采用結(jié)構(gòu)鋼類的合金滲碳鋼，主要有20、20Cr、20CrMnTi、SMICrNi3(12CrNi3A)、20Cr2 Ni4A、2CrN13MoAIS、OCr4NiMoV( LJ)鋼等。國外有美國的Pl，P2，P3，P4，P5，P6，日本的CH1、CH2、CH41等。

采用滲碳鋼的目的塑料模具成形零件采用滲碳鋼的目的在于采用冷擠壓成形，以加快制造周期和降低加工成本，采用碳平均含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.10%左右塑性變形抗力很小的鋼種，軟化退火后硬度≤160HBW、復(fù)雜型腔≤130HBW，然后再通過滲碳淬硬來提高使用性能，滿足零件服役需要。冷擠壓成形帶來的好處，足以補(bǔ)償滲碳淬硬工藝的損失。

工藝要求塑料模具成形零件采用低碳冷擠壓鋼滲碳工藝，必須保證成形面有良好的表面質(zhì)量，滲碳層的碳含量，碳化物的形態(tài)、數(shù)量、大小、分布要嚴(yán)格控制，具有良好的拋光性和鏡面質(zhì)量。為此，熱處理設(shè)備是關(guān)鍵，嚴(yán)格控制工藝過程，特別是碳勢控制，以保證滲碳層的組織要求。滲碳層表面碳含量控制在共析成分為佳，取0.7%~0.9%；碳化物應(yīng)細(xì)小均勻，不允許有網(wǎng)狀或鏈狀、粗大的碳化物；無晶內(nèi)氧化，無過量的殘留奧氏體以及其他組織缺陷。對于表面質(zhì)量要求很高的塑料模具成形零件，宜采用專門用鋼。1

工藝過程滲碳型塑料模具鋼熱處理工藝與常規(guī)熱處理工藝基本相同。其工藝可參閱熱處理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3999-1999《鋼件的滲碳與碳氮共滲淬火回火》。

(1)退火。退火溫度670℃~680℃，硬度≤229HBW。

(2)擠壓成形后滲碳。900℃~920℃，保溫6~8h，罐內(nèi)緩冷。

(3)淬火Ⅰ：加熱溫度860℃，油冷。淬火Ⅱ：加熱溫度815℃～870℃，油冷。

(4)回火溫度。160℃～180℃，空冷。表面硬度可達(dá)58～64HRC，心部硬度為26-40HRC。若回火溫度為480℃~595℃，表面硬度為28-37HRC。1

熱處理應(yīng)用實(shí)例OCr4NiMoV (LJ)鋼制造旋鈕注塑模的熱處理

①鍛后退火：模具毛坯改鍛后應(yīng)進(jìn)行退火。其工藝為(870℃～880℃)X（2~3h），爐冷至550℃出爐空冷。退火后硬度為100～105HBW。

②滲碳：模具擠壓成形后采用固體滲碳法，（920℃～930℃）X(6～8h)，滲后爐冷至850℃左右出爐帶罐緩冷。

③淬火回火：(450℃～500℃)X1.2 min/mm烘干，（850℃～870℃）X0.6 min/mm鹽浴加熱，淬油，表面硬度為60～64 HRC，（200℃～220℃）X2h硝鹽加熱回火，回火后表面硬度為58- 62 HRC，心部硬度為28HRC。該鋼有優(yōu)良的塑性，用擠壓法成形的模具型腔輪廓清晰、光潔。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)